(57)【要約】【課題】  有用性を高め得る感覚刺激方法及びその装置を提案する。【解決手段】  生体の感覚に対応する１００[Hz]以下の周波数からなる信号を生成し、当該信号を電界発生源に出力するようにして感覚神経組織末端に準静電界を印加することにより、感覚神経組織末端に対して極めて小電流で、かつ、磁場発生用のコイルを要することなく電界を感覚神経組織末端に印加することができるため、低消費電力化及び小型化を実現することができ、またこの場合、表在性の感覚神経組織末端が共振する周波数を印加しているため、磁場に比して効率よく感覚を提示させることもできる。【選択図】        図２
2005095554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に所定の感覚を生じさせるための電界を、感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする感覚刺激方法。
【請求項２】
生体に所定の感覚を生じさせるための電界として、１００[Hz]以下の電界を感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の感覚刺激方法。
【請求項３】
生体に温感を生じさせるための電界として、３[Hz]〜４[Hz]の電界を感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の感覚刺激方法。
【請求項４】
生体に所定の感覚を生じさせるための電界として、準静電界を感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の感覚刺激方法。
【請求項５】
生体に所定の感覚を生じさせるための電界として、放射電界及び誘導電磁界に比して大きい強度の準静電界を印加する
ことを特徴とする請求項３に記載の感覚刺激方法。
【請求項６】
生体に所定の感覚を生じさせるための信号を選択する選択ステップと、
上記選択ステップで選択された上記信号に応じた電界を感覚神経末端に対して印加する電界印加ステップと
を具えることを特徴とする感覚刺激方法。
【請求項７】
上記選択ステップでは、
上記感覚を生じさせるための信号として、１００[Hz]以下の信号を選択する
ことを特徴とする請求項６に記載の感覚刺激方法。
【請求項８】
上記選択ステップでは、
生体に温感を生じさせるための信号として、３[Hz]〜４[Hz]の信号を選択する
ことを特徴とする請求項６に記載の感覚刺激方法。
【請求項９】
上記選択ステップでは、
上記感覚を生じさせるための複数の信号のうちから任意に指定された上記信号を選択する
ことを特徴とする請求項６に記載の感覚刺激方法。
【請求項１０】
上記選択ステップでは、
選択対象の複数の信号における周波数差が上記感覚を生じさせるための信号の周波数となり、かつ、当該選択対象の複数の信号に応じたそれぞれの電界の到達距離が所定距離以上となるように、当該選択対象の複数の信号を選択し、
上記電界印加ステップでは、
上記選択対象の複数の信号に応じたそれぞれの電界を異なる方向から上記感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の感覚刺激方法。
【請求項１１】
上記電界印加ステップでは、
上記選択ステップで選択された上記信号に応じた準静電界を上記感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の感覚刺激方法。
【請求項１２】
上記電界印加ステップでは、
上記選択ステップで選択された上記信号に応じた準静電界を、放射電界及び誘導電磁界に比して大きい強度となるように上記感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の感覚刺激方法。
【請求項１３】
生体に所定の感覚を生じさせるための信号を選択する選択手段と、
上記選択手段により選択された上記信号に応じた電界を感覚神経末端に対して印加する電界印加手段と
を具えることを特徴とする感覚刺激装置。
【請求項１４】
上記選択手段は、
上記感覚を生じさせるための信号として、１００[Hz]以下の信号を選択する
ことを特徴とする請求項１３に記載の感覚刺激装置。
【請求項１５】
上記選択手段は、
生体に温感を生じさせるための信号として、３[Hz]〜４[Hz]の信号を選択する
ことを特徴とする請求項１３に記載の感覚刺激装置。
【請求項１６】
上記選択手段は、
上記感覚を生じさせるための複数の信号のうちから任意に指定された上記信号を選択する
ことを特徴とする請求項１３に記載の感覚刺激装置。
【請求項１７】
上記選択手段は、
選択対象の複数の信号における周波数差が上記感覚を生じさせるための信号の周波数となり、かつ、当該選択対象の複数の信号に応じたそれぞれの電界の到達距離が所定距離以上となるように、当該選択対象の複数の信号を選択し、
上記電界印加手段は、
上記選択対象の複数の信号に応じたそれぞれの電界を異なる方向から上記感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項１３に記載の感覚刺激装置。
【請求項１８】
上記電界印加手段は、
上記選択手段で選択された上記信号に応じた準静電界を上記感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項１３に記載の感覚刺激装置。
【請求項１９】
上記電界印加手段は、
上記選択手段で選択された上記信号に応じた準静電界を、放射電界及び誘導電磁界に比して大きい強度となるように上記感覚神経組織末端に対して印加する
ことを特徴とする請求項１３に記載の感覚刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感覚刺激方法及び感覚刺激装置に関し、例えば人体の感覚神経組織を刺激する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体の感覚神経組織を刺激する感覚刺激手法は、基本的には加圧や振動などの機械的刺激を手などに間接的に加えて擬似的な触覚などを刺激する。このため機械的な分解能や精度に問題があり、更には装置の大型化などの問題があった。
【０００３】
一方、医学分野では、主として高次脳神経活動などの研究やパーキンソン症候群の治療等の目的で直接に脳内の神経組織に対して電気刺激を行なう侵襲的な手法が古くから行なわれている。この手法では、上述の機械式に比べて感覚を直接的に刺激することができるが、頭開手術や脳内への電極挿入して目的の組織に直接接触させる必要である。またこの手法を情報機器などの感覚刺激用として一般に利用することは考えられない。
【０００４】
近年、脳などの神経刺激の非侵襲的な手法として経頭蓋的磁気刺激法(Transcranial Magnetic Stimulation)が利用され始めるようになってきている（以下、当該刺激法をＴＭＳと呼ぶ）。
【０００５】
ＴＭＳは、頭蓋骨の外に設けた８の字型コイルから人体の中枢神経を刺激する手法である。この手法では、頭蓋骨は電気抵抗が高いため、頭蓋骨外からその内方の脳に電流を与えて刺激できないことから、当該頭蓋骨によって減衰しない磁場を使用する。この場合、頭皮上に設けた８の字型コイルにパルス状の大電流を流すことでコイルに変動磁場を発生させると、当該磁場は減衰することなく頭蓋骨下の脳組織に到達する。そして人体内方の変動磁場の周囲には渦電流が生じ、この渦電流により脳が電気刺激されることとなる(例えば非特許文献１〜６参照)。
【０００６】
ＴＭＳの特色は上述したように脳を非侵襲的に刺激できるものであり、特にパルス状の刺激を生成するため時間分解能がミリ秒単位で計測できることから、このＴＭＳとＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)やＰＥＴ(Positron Emission Computed Tomography)など空間分解能に優れた画像診断技術と組み合わせれば、人体の脳のどの部位がどのタイミングで働いているかを刺激による反応から推測できる。このため研究分野以外にも、最近では錐体路病変の評価、およびその病変部位の同定などに実用されている。
【非特許文献１】Barker AJ,Jalinous R,Freeston IL:Noninvasive stimulation of human motor cortex.Lancet ii:1106-1107,1985.
【非特許文献２】Post RM,Kimbrell TA,McCann UD,Dunn RT,Osuch EA,Speer AM,Weiss SRB:Repetitive transcranial magnetic stimulation as a neuropsychiatric tool:Present status and future potential.J ECT 15;39-59,1999.
【非特許文献３】Wassermann EM:Risk and safety of repetitive magnetic stimulation:report and suggested guidelines from the international workshop on the safety of repetitive transcranial magnetic stimulation,June 5-7,1996.Electroenceph clin Neurophysiol 108:1-16,1998.
【非特許文献４】Chen R,Gerloff C,Classen J,Wassermann EM,Hallett M,Cohen LG:Safety of different inter-train intervals for repetitive transcranial magnetic stimulation and recommendations for safe range of stimulation parameters.Electroenceph clin Neurophysiol 105:415-421,1997.
【非特許文献５】木村淳、真野行生、宇川義一、梶龍兒、加藤元博、河村弘庸、玉置哲也、辻貞俊、坪川孝志、町田正文：磁気刺激のスタンダードな方法。脳波と筋電図  22:218-219,1994.
【非特許文献６】木村淳、真野行生、宇川義一、梶龍兒、加藤元博、玉置哲也、辻貞俊、町田正文：「経頭蓋的高頻度磁気刺激法の安全性と臨床応用」に関する提言。脳波と筋電図  27:306,1999.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところでかかるＴＭＳにおいては、８の字型コイルを被験者となる人体の頭の周囲に正確に固定しなければならないため操作が煩雑であり、かつ、神経の電気パルスを生じさせるために変動磁場を利用していることから、当該８の字型コイルへの大電流発生手段の接続を避け得ないため装置が大規模となるのみならず、当該装置に被験者を拘束するなどの制約があった。またこのＴＭＳにおいては、変動磁場は骨などの組織の影響を受けにくく脳に到達できる利点がある反面、コイルや変動磁場から渦電流により刺するという手法であるため、皮膚や皮下組織など浅い組織に散在する神経への刺激には適していない。
【０００８】
特に感覚神経の終端組織は、ＴＭＳのように神経の途中からでも強制的に渦電流により物理的に強い電気刺激を起こさせるのに適しているが、８の字型コイルという物理的な制約のため、ある種の感覚受容器のように比較的浅い場合、局所的には刺激することができなくなる。さらに８の字型コイル自体が制約となって、微小レベルにまで小型化することは不可能であるという問題がある。
【０００９】
さらにまたＴＭＳにおいては、強制的に体内に極めて強力な電流を発生させて神経を発火させるため視覚や聴覚に対する刺激も可能であるものの、当該その感覚に対する刺激を目的とするならば、当該神経の終端に対する刺激であればよく、それらの途中に強制的に渦電流で神経刺激しても感覚は生ずるものの効率的ではない上に、映像や音楽など十分な情報も与えることはできなくなる。このことは、個々の神経ではなくその集合に対して並列で刺激が与えられていることを意味しており、個別の神経に対して並列で刺激を加えた場合、変動磁場の体内透過性が高いという利点が逆に制約となり、刺激の分解能は小さくなってしまう。
【００１０】
このようにＴＭＳでは、８の字型コイルを被験者となる人体の頭の周囲に正確に固定しなければならないため操作が煩雑となると共に被験者を拘束する、当該８の字型コイルへの大電流発生手段の接続を避け得ないため消費電力が大きくなるのみならず装置自体が大規模となる、骨を経由しない感覚神経の終端組織のように表在性の感覚神経組織末端から感覚を生じさせることが不向きとなる、個々の神経ではなくその集合に対して並列で刺激を加えているため、変動磁界の体内透過性が高いという利点が逆に制約となり、刺激の分解能は小さくなるといった各種問題があった。
【００１１】
このような問題を１つでも解決することができれば、簡易に感覚を刺激することができるため、各種分野で応用できるような有用性の高い手法となるものと考えられる。またこの手法をバーチャルリアリティ分野に適用すれば、リアリティ性を高くすることができるものと考えられる。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、有用性を高め得る感覚刺激方法及び感覚刺激装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため本発明においては、生体に所定の感覚を生じさせるための電界を、感覚神経組織末端に対して印加するようにした。
【００１４】
また本発明においては、生体に所定の感覚を生じさせるための電界として準静電界を感覚神経組織末端に対して印加するようにした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生体に所定の感覚を生じさせるための電界を感覚神経組織末端に対して印加するようにしたことにより、表在性の感覚神経組織末端が共振する周波数を印加しているため、磁場に比して効率よく感覚を提示させることができ、かくして有用性を高めることができる。
【００１６】
また本発明によれば、生体に所定の感覚を生じさせるための電界として準静電界を感覚神経組織末端に対して印加するようにしたことにより、感覚神経組織末端に対して極めて小電流で、かつ、磁場発生用のコイルを要することなく電界を感覚神経組織末端に印加することができるため、低消費電力化及び小型化を実現することができ、かくして有用性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面について本発明を詳述する。
【００１８】
本発明は、日常我々が静電気を体感するという経験的事実からも示唆されるように人体が静電的導体であること、生体の感覚神経組織の終端が特定の電界感受性を有していること、準静電界が距離に対して高い分解能を有することを利用して、当該感覚神経組織に応じた周波数、あるいは、感覚神経組織に応じた周波数及び波形を有する準静電界を印加するようにして非接触にかつ非侵襲的に触覚や温覚などの感覚を刺激し提示させるものである。
【００１９】
（１）感覚神経と準静電界
本出願人は、準静電界によって温覚や触覚など様々な感覚が生ずることを発見した。この発見で重要なことは単純な静電界ではなく準静電界、即ち変動する電界という点であり、その周波数によって生成される感覚が異なることを見出し、周波数や波形の立ち上がり方などの異なる信号により、感覚神経組織末端が反応したものと考えられる。
【００２０】
感覚神経組織末端での電気化学的機序については視覚、聴覚や痛覚などを除くと十分に解明されているとはいえないものの、ロレンチニ瓶と呼ばれる感覚受容器（レセプター）にその鍵があると考えられる。このロレンチニ瓶は例えばサメの頭部に散在する感覚受容器でありゼラチン状の内包物を有する瓶のような形状の器官であり、この器官は餌となる生体の生成する電界を検出し、砂の中に身を潜めているヒラメなどを捕食する際に用いられる。同時にロレンチニ瓶は海水温を感知する機能を有していることが見出されている。このことからロレンチニ瓶が反応する電気化学的な機序として、ロレンチ機能性タンパク質（圧電体に類似する電気化学的性質）が考えられている。すなわち電界に対しては当該物質内部で電歪が、また温度に対しても当該内包高分子の少なくとも一部が速やかに変形し、これにより物質の電位変化が神経発火を誘発するといったように、圧電に近い微小な分子レベルの反応がロレンチニ瓶において発生していると考えられる。
【００２１】
また生体の尻尾が進化の過程を経て人体の仙骨として残されていることと同様に、ロレンチニ瓶の機能を司るものが人体に表在する感覚神経組織末端にあると考えられ、当該感覚神経組織末端に有する圧電体に類似する電気化学的性質により、触覚等の圧覚又は温覚が人体の「感覚」として提示されると考えられる。さらに、実際にはない感覚を感じるといったことがよく知られていると共に、本出願人は、電界発生源から発生される準静電界に手をかざすと、実際には無い温覚が提示されるといった実験結果を得ている。
【００２２】
（１−１）感覚神経
（１−１−１）感覚伝導路
ここで、四肢や体幹部の皮膚の温度感覚についてその伝達経路と、感覚神経組織末端の感覚受容器の物理的な区分について詳しく説明する。
【００２３】
温痛覚や、当該温痛覚よりも粗大な触圧覚は脊髄視床路系(spinothalamic system)（脊髄毛帯系(spinal lemniscus)ともいう）を経由する。温痛覚の脊髄・脳への伝達経路としては、後角の感覚性ニュ−ロン（第２次ニュ−ロン）の軸索が、白（前）交連を通って反対側の前側索（前索と側索の境界）を外側脊髄視床路として上行し、視床の後外側腹側核(ＶＰＬ)に終わる。次いで脳視床のＶＰＬ核ニュ−ロン（第３次ニュ−ロン）の軸索が大脳皮質第１次体性感覚野（中心後回；ブロードマンの3-1-2 野）に終わる。そして、かかる大脳皮質の体性感覚野に投射されることにより、初めて感覚として認識されることとなる。この脊髄視床路系は、原始的で生命基本的な感覚を伝える性質があり、この感覚には情緒的な要素（快・不快）が随伴することが知られている。
【００２４】
（１−１−２）感覚受容器の区分
一方、末端となる感覚受容器は刺激特異性に応じて以下の４つに分類することができる。
ａ）化学受容器(chemoreceptors)：嗅覚（嗅細胞）、味覚（味蕾）。
ｂ）機械受容器(mechanoreceptors)：固有知覚（筋紡錘、ゴルジ腱器官）、触圧覚（マイスナー小体、ファーター・パチニ小体など）、前庭感覚（三半規管の膨大部稜や平衡斑の有毛細胞）、聴覚（コルチ器の有毛細胞）、痛覚（自由神経終末）。
ｃ）温度受容器(thermoreceptors)：温覚（ルフィニ小体）、冷覚（クラウゼ終棍）、自由神経終末。
ｄ）光受容器(photoreceptors)：視覚（網膜の杆状体と錐状体）。
【００２５】
このうち上記ｃ）の温度受容器や機械受容器に関するメカニズムについては未だ十分に解明されていない。基本的に受容器は「カプセル状の形状」のものと、神経終末が枝分かれした「自由神経終末構造」の２つに別れていて、この違いは、刺激を脳へどのくらいの早さで伝えるか、１つの刺激を受け取るか、あるいは、複数の刺激を受け取るか（「ポリモーダルレセプター」という）の違いに絡んでいる。
【００２６】
他方、「微小神経電図法」により皮膚の上から微小部分に電気を流して、神経1本1本の応答を取得した結果から、感覚受容器は刺激の動的成分により以下の4つに分類することもできる。
1）マイスナー小体：速順応I型単位（FAI）……刺激の速度成分
2）パチニ小体：速順応II型単位（FAII）……加速度成分
3）メルケル触盤：遅順応I型単位（SAI）……速度と変位
4）ルフィン終末：遅順応I型単位（SAII）……変位のみ
【００２７】
この場合、受容分解能としては１）と３）の感覚受容器は数ミリであり、２）と４）は１）と３）に比してぼやけた受容野境界となっている。但し、感覚受容器で起こる末梢性の順応は持続的刺激に対する受容器膜のエネルギー変換過程、イオン透過機構、受容細胞と感覚線維間のシナプス伝達特性などによって影響されているため一概には分類できない。「順応」とは、同じ強さの刺激を感覚器に持続的に与えていると主観的感覚の強さがしだいに減少して、一定値に近づくことをいう。この順応の速い感覚神経では刺激の立ち上がりにのみ反応が見られ、逆に順応の遅いものでは刺激を受けている間中インパルスを生じることが分かっている。
【００２８】
これらの感覚受容器を組み合わせることによって、刺激の時間的性質を識別することができ、下記の表
【００２９】
【表１】
2005095554.tif 000003
【００３０】
のようにまとめることができる。因みに、上記表における感覚受容器と存在部位との関係については、パチニ小体は真皮下層よりも上層に存在し、マイスネル小体は真皮下層と真皮乳頭との間に介在し、メルケル小体は真皮乳頭と表皮との間に介在し、ルフィニ小体は表皮と真皮下層との間に介在し、自由神経終末は真皮下層よりも下層に存在していることを意味するものである。
【００３１】
（１−１−３）感覚の分子機構
次に、機械受容器(mechanoreceptors)や温度受容器(thermoreceptors)などの感覚受容器が物理的にどのような分子機構により感覚情報が生ずるかについて具体的に説明する。
【００３２】
近年、ほ乳類において触覚に関係があると思われる分子が同定されている。Brain sodium cannel1(BNC1)というナトリウムチャンネル蛋白（イオンチャンネル）は毛根周囲に分布する自由神経終末に発現しているが、この蛋白の発現をブロックした動物と正常の動物を比べると軽度の機械的刺激に対する反応がブロックした動物において低下する。生体内では機械的刺激によってイオンチャンネルがオープンし、レセプターポテンシャルが発生し、それが神経細胞膜の脱分極を起こし、神経のアクションポテンシャルが発生することによって、中枢へ感覚刺激が伝わる。これ以外にも神経終末やメルケル触板に発現している別のイオンチャンネル蛋白も同定されている。これらの蛋白にホモロジーが高い同等の機能を持った蛋白分子が線虫にも発現しており、生物進化の過程でこの機序がよく保存されている。
【００３３】
温覚においても同様に自由神経終末がレセプターであることが知られており、ナトリウムチャンネル蛋白が存在しているものと考えられ、当該蛋白が、先に上述したロレンチニ瓶の機能を司るもの、即ちロレンチ機能性タンパク質（圧電体に類似する電気化学的性質）と考えられる。
【００３４】
（１−１−４）電界の印加による感覚提示のメカニズム
次に、かかるナトリウムチャンネル蛋白に対して、電界が印加された際に感覚発現のメカニズムについて説明する。
【００３５】
生体に対して外部から印加される電界の振動とともに、生体を構成する物質もそれぞれに電気的に振動する。この各物質の各々の電気的振動が誘電率に関与してくる。ここで振動周波数を上げていくと、周波数に追随できないことが生じてくる。するとその周波数（以下、これを追随境界周波数と呼ぶ）以上の周波数では誘電率への寄与は脱落するために誘電率はその部分の量に比例して下がる。
【００３６】
つまり、誘電率は追随境界周波数を越えると段階的にΔだけ下がる。この現象を誘電分散(dispersion)という。これに対して、誘電損率は周波数が特性周波数のところで誘電吸収(absorption)してピークを示す(引用文献：谷田尚子,他,”誘電率と生体”,御茶ノ水女子大学  生活工学研究,3(2),p.p.256-259)。
【００３７】
ここで、生体組織における誘電分散には周波数により３つの種類があることが知られている。第１としては、蛋白質等の粒子のイオン雰囲気に依存するα分散と呼ばれるものであり、第２としては、細胞膜の電気容量に依存するβ分散と呼ばれるものであり、第３としては、生体組織の結合水に依存するγ分散と呼ばれるものである。ここで気づくことはα分散が蛋白に対するものであり、またβ分散が細胞膜に対するものであり、どちらもイオンチャンネルに直接に関係してくることである。
【００３８】
以下に感覚神経組織末端に対して選択的に刺激を生起する機序としてα及びβ分散を具体的に説明する。
【００３９】
（１−１−４−１）α分散（Schwarz-Grosse）
蛋白質などの粒子は負の電荷を持っている。その周囲には対イオンによるイオン雰囲気（厚さおよそ１[nm]）が取り巻いている。このイオン雰囲気が加えた電界によって分極することによって誘電分散（α分散）が生ずる（引用文献１：G.Schwarz,“A theory of the low frequency dielectric dispersion of colloidal particles inelectrolyte solution”,J.Phys.Chem.,66,2636(1962)、引用文献２：C.Grosse,K.R.Foster,“Permittivity of a suspension of charged spherical particles inelectrolyte solution”,J.Phys.Chem.,91,3073(1987)）。
【００４０】
このα分散の追随境界周波数はおよそ１００[Hz]である。また、α分散の大きさαΔε、及び、当該α分散の緩和時間ατは、蛋白質などの粒子の半径をａとし、イオンの拡散定数をＤとし、粒子の体積分率をγとし、波長をλとすると、次式
【００４１】
【数１】
2005095554.tif 000004
【００４２】
に従って求めることができる。
【００４３】
かかるα分散の具体的メカニズムとしては、神経終端組織のナトリウムチャンネル蛋白を取り巻くイオン雰囲気が印加された準静電界によって分極し、またイオン雰囲気が分極することで感覚神経組織末端の蛋白質自体に分極圧が加わり、これによりイオンチャンネルがオープンしてレセプターポテンシャルが発生し、それが神経細胞膜の脱分極を起こし、神経のアクションポテンシャルが発生することによって、中枢へ感覚刺激が伝わるものと考えられる。
【００４４】
（１−１−４−２）β分散（Pauly-Schwan）
α分散の追随境界周波数（約１００[Hz]）を超えて引き続き周波数を上げていくと、β分散が生ずる（引用文献１：H.Pauly,H.P.Schwan,“Uber die Impedanzeiner Suspension von kugelformigen Teilchenmit einer Schale”,Z.Naturforsch.,14B,125,(1959)、引用文献２：H.P.Schwan,G.Schwarz,JMaczuk,H.Pauly,”On the low frequency dielectricdispersion of colloidal particles in electrolyte solution”,J.Phys.Chem.,66,2626-2636(1962)）。
【００４５】
このβ分散は生体組織中の細胞の細胞膜の電気容量によるもので、当該追随境界周波数についてはおよそ５００[kHz]である。また、β分散の大きさβΔε、及び、当該β分散の緩和時間βτは、生体組織中の細胞の半径をｂ（およそ１０ミクロン）とし、当該細胞における単位面積当りの電気容量をｃｍ（およそ1μF/cm2）とすると、次式
【００４６】
【数２】
2005095554.tif 000005
【００４７】
に従って求めることができる。なお、この（２）式は細胞内液と細胞外液の導電率の平均に関して求めたものであり、粒子の体積分率γは、細胞の組織全体に対する体積分率である。緩和時間βτが細胞内液の抵抗と細胞膜の容量とから決まっているところに特徴がある。
【００４８】
かかるβ分散の具体的メカニズムとしては、２つの仮説が考えられ、感覚神経組織末端組織の細胞膜に対する分極作用であり、これによりイオンチャンネルが開くといったもの、あるいは、α分散で特徴付けられるイオンチャンネル蛋白に富む神経終端ではなく、むしろ感覚神経組織末端の近くのイオンチャンネル変化を増幅する機構に細胞膜に対する効果を与えることで作用するといったものである。
【００４９】
（１−１−５）温度感覚の準静電的生起の実験
一般に、温度感覚の特性としては、i)温と冷という独立の２つの受容器系で伝えられている。ii)温度を感じる部位は皮膚に点在。ある点は温のみ（温点warm spot）、他は冷のみ（冷点cold spot）のみを感じる。冷点の数は温点の数よりも多い。iii）電気生理学的に温度の高いときに発火するユニット、及び、温度が低いときに発火するユニットが見いだされる。iv）皮膚に温度刺激を加えたとき、イ)冷線維、ロ)温線維、ハ)痛覚線維の３つの神経線維（ユニット）が働くといったことが知られている。
【００５０】
すなわち図１に示すように、非常に冷たいと痛覚線維(pain fiber)のみ発火し、１５℃程で痛覚線維(pain fiber)のインパルスが減り、冷線維(cold fiber)が働き出す。更に２５℃以上で冷線維の受容器(cold receptor)が刺激されにくくなり、温線維(warm fiber)が発火する。次に、３３℃（32.5〜33.5℃）で冷線維(cold fiber)と温線維(warm fiber)とが同程度発火する特異的な現象が見られる。この場合、温度刺激が皮膚に加えられても、冷覚も温覚が提示されず、このときの温度は無感温度（indifferent temperature）と呼ばれる。
【００５１】
また４５℃付近で温線維の受容器(warm receptor)がだんだん刺激されなくなる。同時に冷線維(cold fiber)が再び発火する。４５℃以上の高温刺激で冷覚が引き起こされるこの現象は矛盾冷覚（paradoxical cold sensation）と呼ばれる。この際、同時に痛覚線維(pain fiber)も発火するようになる。
【００５２】
このことをふまえ、電極から数ヘルツから数十ヘルツの準静電界を発生させ、当該電界内に存在する人体に提示される温度感覚の特性について検証した結果を図２に示す。この図２において、数十ヘルツでは温覚は発生しないが５[Hz]を切ると体温に近い温覚が発生し始め、３[Hz]〜４[Hz]付近でピークとなる検証結果が得られた。準静電界の周波数と温線維(warm fiber)のピークインパルス数とがほぼ一致していることが分かる(図中円で示した部分)。
【００５３】
これは、先に述べてきたように、印加された低周波の準静電界により、ナトリウムイオンチャンネル蛋白（ロレンチ機能性的なタンパク質（圧電体に類似する電気化学的性質））においてα分散によりイオン雰囲気が分極することで、イオンチャンネルがオープンしてレセプターポテンシャルが発生し、それが神経細胞膜の脱分極を起こして神経のアクションポテンシャルが発生し、この結果、中枢へ感覚刺激が伝わって温度感覚（温覚）が提示されているものと考えられる。
【００５４】
また、感覚神経組織末端が３[Hz]〜４[Hz]の準静電界に共振（順応）して温覚が提示されたことから、図１及び図２に示したことからも分かるように、温覚以外の冷覚や痛覚などについても特定の周波数（冷覚については９[Hz]〜１０[Hz]、痛覚については６[Hz]〜７[Hz]）の準静電界に共振して同様の機序で提示されるものと考えられ、少なくとも、感覚神経組織末端ではα分散の追随境界周波数（１００[Hz]）以下の周波数の準静電界に共振して当該周波数に応じた感覚が提示されるものと考えられることが分かる。
【００５５】
以上の考察及び事実を根拠として、生体の感覚神経組織末端が特定の電界感受性を有していることを利用する。すなわち感覚に対応する周波数の準静電界（例えば、温度感覚であれば３〜４[Hz]の準静電界）を感覚神経組織末端に印加すれば、当該印加される準静電界により、実際には無い特定の感覚を提示させることができることとなる。
【００５６】
（１−２）準静電界
かかる準静電界の強度は、電界発生源からの距離の３乗に反比例する。このことは、準静電界が距離に対して高い分解能を有することを意味する。この準静電界の性質を利用して、電界発生源を介して人体の内方に印加される準静電界の到達距離（即ち人体の内方に介在する感覚神経組織末端やその他の神経組織までの深度）を制御することができれば、当該神経組織を対象として選択的に準静電界を印加することができることとなる。ここで、この準静電界における到達距離の制御手法（以下、これを準静電界距離制御手法と呼ぶ）について説明する前に、まず準静電界の性質を説明する。
【００５７】
（１−２−１）準静電界の性質
電界は、ダイポールアンテナ等の電界発生源からの距離に線形に反比例する放射電界と、電界発生源からの距離の２乗に反比例する誘導電磁界と、電界発生源からの距離の３乗に反比例する準静電界との合成電界として発生している。
【００５８】
これら放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係をグラフ化すると図３に示すような結果となる。但し、図３では、１[MHz]における各電界それぞれの相対的な強度と距離との関係を対数尺度により示している。
【００５９】
図３からも明らかなように、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度が等しくなる距離(以下、これを強度境界点と呼ぶ)が存在する。この場合、強度境界点よりも遠方では放射電界が優位（誘導電磁界や準静電界の強度よりも大きい状態）となり、これに対して強度境界点よりも近傍では準静電界が優位（放射電界や誘導電磁界の強度よりも大きい状態）となる。
【００６０】
この強度境界点は、マックスウェルの方程式を電界強度の観点から導いていった場合に、当該距離をｒ[m]、波数をｋ[1/m]とすると次式
【００６１】
【数３】
2005095554.tif 000006
【００６２】
として表すことができる。
【００６３】
そして、（３）式における波数ｋは、電界の媒質中の伝播速度をｖ[m/s]とし、周波数をｆ[Hz]とすると次式
【００６４】
【数４】
2005095554.tif 000007
【００６５】
として表すことができ、また電界の伝播速度ｖは、光速をｃ[m/s](ｃ＝３×１０８)とし、媒質の誘電率をεとすると次式
【００６６】
【数５】
2005095554.tif 000008
【００６７】
として表すことができることから、強度境界点は、（３）式に（４）式及び(５)式を代入して整理した次式
【００６８】
【数６】
2005095554.tif 000009
【００６９】
として表すことができる。
【００７０】
この（６）式からも分かるように、放射電界及び誘導電磁界に比して強度の大きい状態にある準静電界の空間を広くする場合には周波数が密接に関係しており、低い周波数であるほど、放射電界及び誘導電磁界に比して強度の大きい状態にある準静電界の空間が大きくなる（即ち、図３に示した強度境界点までの距離は、周波数が低いほど長くなる（つまり右に移ることになる）。これに対して高い周波数であるほど、放射電界及び誘導電磁界に比して強度の大きい状態にある準静電界の空間が狭くなる（即ち、図３に示した強度境界点までの距離は、周波数が高いほど短くなる（つまり左に移ることになる）。
【００７１】
例えば１０[MHz]を選定した場合、人体の比誘電率が一様に５０であるものと仮定すると、上述の(６)式により、０．６７５[m]よりも近傍では準静電界が優位になる。かかる１０[MHz]を選定した場合に放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係をグラフ化すると図４に示す結果となる。
【００７２】
この図４からも明らかなように、電界発生源からの準静電界の到達距離が０．０１[m]であった場合、当該発生源から０．０１[m]地点までの準静電界の強度は、誘導電磁界に比しておよそ１８．２[dB]大きくなる。従ってこの場合の準静電界は、誘導電磁界及び放射電界の影響がないものとみなすことができる。
【００７３】
ここで、上述したような準静電界の性質を利用して、例えば図５に示すように、準静電界の到達距離を、０．００１[m]間隔で人体の表面から０．０１[m]内方にまで制御する準静電界到達距離制御手法について説明する。
【００７４】
（１−２−２）準静電界到達距離制御手法
図５に示したように、人体の表面から最小の到達距離ある０．００１[m]に例えば１０[MHz]でなる周波数を基準周波数として割り当て、順次０．００１[m]ごとに大きい周波数を順次割り当てるようにする。このようにすれば周波数によって準静電界の到達距離を制御することができることとなる。
【００７５】
しかしこの場合、高い周波数であるほど準静電界が優位となる空間が狭くなる（即ち、図３に示した強度境界点が左に移ることとなる）ため、高い周波数に対応する到達距離の末端付近では準静電界と誘導電磁界との強度差が１８．２[dB]よりも小さくなってしまうことから、人体表面からの深度に応じて強度が不安定となり、ひいては特定の感覚を提示させることができないといった事態が生じることにもなる。
【００７６】
この場合に、１０[MHz]の周波数に対応する距離（電界発生源から０．００１[m]）での強度に、１０[MHz]以上の各周波数ｆ(r)にそれぞれ対応する強度境界点の強度が一致するように出力を調整すれば、人体に介在する印加対象の深度に応じた強度が一定となり、ひいては特定の感覚を確実に提示させることができることとなる。
【００７７】
すなわち、電界発生源としての電極に正弦波信号を出力し、当該電極から正弦波信号の周波数に応じて振動する準静電界を発生させる場合、かかる出力を調整するための係数(以下、これを出力調整係数と呼ぶ)をＡ(r)とすると、当該電極から到達距離ｒ[m]での準静電界の強度Ｅ(r)は、次式
【００７８】
【数７】
2005095554.tif 000010
【００７９】
として表すことができる。この(７)式の到達距離ｒを、強度境界点に関する上述の（６）式に従って変形すると、次式
【００８０】
【数８】
2005095554.tif 000011
【００８１】
として表すことができる。
【００８２】
そして、１０[MHz]の周波数に対応する到達距離（電極から０．００１[m]）での強度に、１０[MHz]以上の各周波数ｆ(r)にそれぞれ対応する強度境界点の強度が一致するように、当該周波数ｆ(r)を決めれば良いことから、次式
【００８３】
【数９】
2005095554.tif 000012
【００８４】
が成り立ち、この(９)式を整理すると、次式
【００８５】
【数１０】
2005095554.tif 000013
【００８６】
となる。この(１０)式を用いて、到達距離ｒに対応する周波数ｆ(r)の正弦波信号を出力する際に調整すべき出力調整係数Ａ(r)を決定することができる。
【００８７】
また、電界発生用電極から０．００１[m]ごとの各到達距離ｒにそれぞれ対応する各周波数ｆ(r)については、次式
【００８８】
【数１１】
2005095554.tif 000014
【００８９】
と表すことができ、この(１１)式の出力係数Ａ(r)を、上述の（１０）式に従って変形すると、次式
【００９０】
【数１２】
2005095554.tif 000015
【００９１】
となり、この(１２)式を整理した次式
【００９２】
【数１３】
2005095554.tif 000016
【００９３】
を用いて決定することができる。
【００９４】
このようして決定された上述の各条件に基づいて発生される準静電界をグラフ化すると図６に示すような結果となる。但し、図６では、見易くするため、０．００１[m]ごとの各到達距離すべてではなく所定の到達距離（0.001[m],0.002[m],0.004[m],0.006[m],0.008[m],0.01[m]）に対応する準静電界のみを示し、また図６（Ａ）では縦軸(電界強度)を、図６（Ｂ）では縦軸(電界強度)及び横軸(距離)を対数尺度により示している。この図６からも明らかなように、準静電界の電界強度を所定の基準である例えば強度境界点に一定にすると、周波数によって、準静電界の強度が優位な状態でその到達距離を選択的に切り換えることができるため、人体に内在する目的の神経組織を適応的に印加対象とすることが可能であることも分かる。
【００９５】
なお、電界発生電極から０．００１[m]間隔ごとに準静電界を発生する場合(図５)について上述したが、どの程度の間隔ごとに準静電界を発生するか否かについては、実際には人体の表面からいずれの深度に介在する神経組織を対象とするか等を考慮して選定される。この場合、かかる選定結果に基づいて（１０）式及び(１３)式を導いたうえで、出力調整係数及び周波数がそれぞれ決定される。
【００９６】
（２）感覚刺激装置の構成
図７は、本実施の形態による感覚刺激装置１を示すものである。この感覚刺激装置１は、例えば人体表面の所定位置に非接触状態で配置された１対の電極２ａ及び２ｂと、準静電界発生部３と、感覚別神経刺激辞書部４とによって構成される。
【００９７】
感覚別神経刺激辞書部４には、感覚神経末端に対してα分散又はβ分散を発現させるための複数の周波数と、波形状態のパターン（以下、これを神経刺激波形パターンと呼ぶ）とが記憶されている。そしてこれら周波数は、α分散の追随境界周波数（１００[Hz]）以下でなり、それぞれ感覚に応じて選定され、各神経刺激波形パターンは、感覚に応じた当該周波数の立ち上がり及び立ち下り速度が規定されている。
【００９８】
すなわち、温覚提示用として、３〜４[Hz]の周波数と、その周波数の立ち上がり及び立ち下りが緩やかな神経刺激波形パターン（図１又は図２において25℃〜45℃に係る波形パターン）とが記憶保持され、また冷覚提示用として、９〜１０[Hz]の周波数と、周波数の立ち上がり及び立ち下りが温覚の神経刺激波形パターンよりも急峻でなる神経刺激波形パターン（図１又は図２において15℃〜33℃に係る波形パターン）とが記憶保持され、さらに痛覚提示用として、６〜７[Hz]の周波数と、冷覚の神経刺激波形パターンと立ち上がりが同等でなる神経刺激波形パターン（図１又は図２において0℃〜15℃に係る波形パターン）とが記憶保持され、これに加えて冷覚及び痛覚提示用として、数十〜１００[Hz]以下の周波数と、提示用のなかで最も立ち上がりが急峻な神経刺激波形パターン（図１又は図２において45℃以降の波形パターン）とが記憶保持されている。
【００９９】
一方、準静電界発生部３は、図７に示したように、複数の周波数にそれぞれ対応する複数の正弦波信号 (以下、これを交番信号と呼ぶ)を電極２ａ、２ｂに出力する出力部(以下、これを交番信号出力部と呼ぶ)１０と、当該交番信号出力部１０の出力を制御する出力調整部１１とによって構成される。
【０１００】
この場合、交番信号出力部１０では、かかる各正弦波信号の周波数が、予め上述の（１０）式に従ってそれぞれ設定されており、これら周波数と距離との関係として、先の（１−２）において述べた場合と同様に、最小の到達距離に対応させて最小の基準周波数値が設定され、順次所定間隔ごとに長くなるそれぞれの到達距離に対応させて各周波数値が設定されている。また出力調整部１１では、上述の（１３）式に従って予め算出された各周波数値に対する出力調整係数がテーブル（以下、これを出力調整係数テーブルと呼ぶ）として記憶保持されている。
【０１０１】
そして準静電界発生部３においては、交番信号出力部１０の交番信号から任意の正弦波信号を選択し、当該選択した正弦波信号を、出力調整係数テーブルに基づいて対応する出力調整係数で調整した後、電極２ａ、２ｂに出力するようになされている。
【０１０２】
従って、準静電界発生部３は、電極２ａ、２ｂから発生する準静電界の強度が常に優位な状態で、当該準静電界の到達距離を選択的に切り換えることができるようになされている。この場合、準静電界発生部３は、距離に対して高い分解能を有する準静電界の到達距離を制御することができるため、表在性の感覚神経組織末端であってもその組織末端部分に対して局所的にかつ非接触で感覚刺激することができるようになされている。
【０１０３】
ここで、準静電界発生部３は、複数の周波数及び神経刺激波形パターンの組み合わせのうち任意の周波数及び神経刺激波形パターンの組み合わせからなる準静電界を感覚神経組織末端に印加するようになされており、この印加手法例としては例えば第１及び第２の印加手法を挙げることができる。
【０１０４】
（２−１）第１の印加手法
まず、第１の手法について説明する。この第１の手法としては、希望する感覚に対応する周波数の準静電界を印加する際に、当該周波数の準静電界に対応する到達距離内に印加対象が含まれるように一方の電極２ａのみを配置し、この状態において準静電界発生部３の操作部（図示せず）から希望する周波数及び神経刺激波形パターンを決定する所定の操作を行う。
【０１０５】
この場合、準静電界発生部３は、このとき選定された例えば温覚の周波数に対応する到達距離（図中の破線範囲）において、放射電界及び誘導電磁界に比して大きい強度の準静電界を神経刺激波形パターンとなるように印加する。
【０１０６】
すなわち準静電界発生部３は、温覚の周波数及び神経刺激波形パターンを感覚別神経刺激辞書部４のなかから選択し、これをパターンデータとして交番信号出力部１０及び出力調整部１１に送出する。
【０１０７】
交番信号出力部１０は、このパターンデータに基づいて、交番信号から対応する周波数の正弦波信号を選択し、この正弦波信号を神経刺激波形パターンに対応するパターン信号として生成し、これを電極２ａに出力する。
【０１０８】
このとき出力調整部１１は、出力調整係数テーブルに基づいて、パターンデータの周波数に対応する出力調整係数でパターン信号の出力を調整するようになされている。
【０１０９】
この場合、電極２ａからパターン信号の周波数（３〜４[Hz]）及び波形パターンに応じて振動する準静電界が、放射電界及び誘導電磁界に比して大きい強度で発生し、当該準静電界にかかる人体の腕に表在する感覚神経組織末端に印加する。この感覚神経組織末端では、脱分極を起こして神経のアクションポテンシャルが発生することとなり、この結果、中枢へ感覚刺激が伝わって温度感覚（温覚）が提示されることとなる。
【０１１０】
（２−２）第２の印加手法
次に、第２の手法について説明する。この第２の手法としては、例えば図９に示すように、２つの電極２ａ、２ｂを任意に配置し、この状態において準静電界発生部３の操作部（図示せず）から希望する感覚の周波数及び神経刺激波形パターンを決定するとともに、例えば図９に示すように、電極２ａから印加対象Ｐまでの第１の距離ＤＩＳ１と、電極２ｂから印加対象Ｐまでの第２の距離ＤＩＳ２とを入力する所定の操作(以下、これを感覚刺激入力操作と呼ぶ)を行う。
【０１１１】
この場合、準静電界発生部３は、印加対象Ｐを含む到達距離（図中の破線範囲）であり、かつ、印加対象Ｐでの干渉結果が、このとき選定された例えば温覚の神経刺激波形パターンよりも立ち上がりの急峻な周波数（９〜１０[Hz]）でなる冷覚の神経刺激波形パターン（図１又は図２において15℃〜33℃に係る波形パターン）となるように電極２ａ及び電極２ｂの双方から準静電界を印加する。
【０１１２】
すなわち準静電界発生部３は、冷覚の周波数及び神経刺激波形パターンを感覚別神経刺激辞書部４のなかから選択し、これをパターンデータとして交番信号出力部１０に送出するとともに、感覚刺激入力操作により入力された第１の距離ＤＩＳ１及び第２の距離ＤＩＳ２を距離データとして交番信号出力部１０に送出する。
【０１１３】
交番信号出力部１０は、電極２ａに与える正弦波信号として、距離データにおける第１の距離ＤＩＳ１よりも長い到達距離に対応する周波数の正弦波信号を決定する。
【０１１４】
そして交番信号出力部１０は、このとき決定した正弦波信号の周波数をf1とし、パターンデータにおける周波数（冷覚の周波数）をfｂｅａｔとすると、次式
【０１１５】
【数１４】
2005095554.tif 000017
【０１１６】
に従って、周波数f1と周波数f２との差分が周波数をfｂｅａｔとなるような周波数f２を算出する。
【０１１７】
ここで、交番信号出力部１０は、このとき算出した周波数f２に対応する到達距離が距離データにおける第２の距離ＤＩＳ２未満であった場合には、先に決定した電極２ａに与える周波数f１の正弦波信号を再決定した後、再度（１４）式に従って周波数f２の正弦波信号を再算出する。
【０１１８】
これに対して交番信号出力部１０は、周波数f２に対応する到達距離が距離データの第２の距離ＤＩＳ２以上であった場合には、このとき算出した周波数f２の正弦波信号を電極２ｂに与える正弦波信号として決定する。
【０１１９】
このようにして決定された周波数f1及び周波数f２に対応する到達距離は、ともに、電極２ａ、２ｂから印加対象Ｐまでの距離ＤＩＳ１、ＤＩＳ２を含む距離となっており、またこれら周波数f1及び周波数f２の差分はパターンデータにおける周波数（冷覚の周波数）fｂｅａｔとなる関係にある。
【０１２０】
そして交番信号出力部１０は、かかる周波数f1及び周波数f２を周波数決定データとして出力調整部１１に送出するとともに、当該周波数f1及び周波数f２の各正弦波信号を、神経刺激波形パターンの立ち上がりに対応するパターン信号としてそれぞれ生成し、これを対応する電極２ａ、２ｂに出力する。
【０１２１】
このとき出力調整部１１は、出力調整係数テーブルに基づいて、周波数決定データの周波数に対応する出力調整係数で該当する各正弦波信号の出力を調整するようになされている。
【０１２２】
この場合、例えば図１０に示すように、一方の電極２ａからは１００[Hz]の周波数に応じて振動する準静電界が放射電界及び誘導電磁界に比して優位な状態で印加対象Ｐ（図９）を含むようにして発生し、他方の電極２ｂからは１１０[Hz]の周波数に応じて振動する準静電界が放射電界及び誘導電磁界に比して優位な状態で印加対象Ｐ（図９）を含むようにして発生する。
【０１２３】
そして印加対象Ｐでは、１００[Hz]の周波数と１１０[Hz]の周波数とが干渉しており、この干渉結果として、図１０(Ｃ)に示すように、およそ、１０[Hz]の（１１０[Hz]−１００[Hz]）の周波数でなる冷覚の神経刺激波形パターンに応じた準静電界が印加されている状態となっているため、当該印加対象Ｐ近傍の感覚神経組織末端では、脱分極を起こして神経のアクションポテンシャルが発生することとなり、この結果、中枢へ感覚刺激が伝わって冷覚が提示されることとなる。
【０１２４】
このようにかかる第２の手法では、互いに異なる周波数からなる２種類の信号を、当該周波数に対応する準静電界の到達距離が感覚神経組織末端を含み、かつ、各周波数の差が感覚に対応する周波数となるように生成し、これらを電電極２ａ、２ｂに出力することにより、第１の手法に比して消費電力が大きく、また電極２ｂを用いる分だけ簡易ではないものの、準静電界の到達距離を制御できるため、人体内方の深度にかかわらず感覚神経組織末端を対象として準静電界を印加することができる。よって、第１の手法に比して、印加対象となる感覚神経組織末端に対する電極２ａ、２ｂの配置位置を強要しなくとも確実に感覚神経組織末端に準静電界を印加することができるといった利点、人体に準静電界を印加するまでの拘束性を低減してより簡易に感覚を提示させることができるといった利点がある。
【０１２５】
このようにして準静電界発生部３は、第１又は第２の手法によって操作部(図示せず)を介して選択された神経刺激波形パターンに応じた準静電界が感覚神経組織末端において印加されるように制御することにより、感覚神経組織末端に対して局所的にかつ非侵襲で電気刺激を与え、この結果、現実にはない感覚を提示させることができるようになされている。
【０１２６】
（３）本実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、感覚刺激装置１は、生体の感覚神経組織末端に対して１００[Hz]以下の電界を印加する。
【０１２７】
従って、この感覚刺激装置１では、感覚神経組織末端に対して極めて小電流で、かつ、磁場発生用のコイルを要することなく電界を感覚神経組織末端に印加することができるため、低消費電力化及び小型化を実現することができ、またこの場合、表在性の感覚神経組織末端が共振する周波数を印加しているため、磁場に比して効率よく感覚を提示させることもできる。
【０１２８】
またこの場合、感覚刺激装置１は、感覚に応じた複数の周波数のうちから任意の周波数を選択し、当該選択した周波数に対応する信号をパターン信号として生成する。
【０１２９】
従って、この感覚刺激装置１では、ユーザの意図に応じて、準静電界の印加対象となる人体に対して実際には無い特定の感覚を提示させることができる。
【０１３０】
さらにこの場合、感覚刺激装置１は、感覚に応じた周波数のみならず、当該周波数の立ち上がり等までをも考慮してパターン信号を生成することにより、より確実に感覚を提示させることができる。
【０１３１】
以上の構成によれば、生体表皮から所定の深部に有する神経終端部分だけに非接触で感覚刺激すると共に、８の字型コイルに大電流を流す従来の方式に比して微弱な準静電界成分を用いているため低消費電力化を図ることができるため、従来に比してより簡易に感覚を刺激することができ、かくして有用性の高くすることができる。
【０１３２】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、人体内方に有する感覚神経組織末端に印加するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、電界感受性の感覚神経組織末端を有する魚類、両生類、爬虫類、鳥類又は哺乳類等、この他種々の生体内方に有する感覚神経組織末端に印加するようにしても良い。
【０１３３】
またこの場合、準静電界を感覚神経組織末端に印加するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、放射電界及び誘導電磁界における磁界成分ではなく電界成分を用いることを目的として、当該放射電界及び誘導電磁界を感覚神経組織末端に印加するようにしても良い。この場合、放射電界及び誘導電磁界は、振動に応じて純粋な電界として発生する準静電界に比して、電界と磁界とによる渦電流の２つの異なる効果が個別の組織の誘電率や導電率などに応じて複雑に相互作用してしまうため、的確に感覚を提示させる際の効率は準静電界に比して低減するものの可能である。
【０１３４】
また上述の実施の形態においては、電界発生手段（電界発生源）として１対の電極２ａ、２ｂを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに加えて、準静電界の指向性を例えば線状に制限する指向性制限シールドを当該電極２ａ、２ｂに設けるようにしても良い。このようにすれば、感覚神経組織末端にピンポイントで準静電界を印加することができるため、個々の神経ではなくその集合に対して並列で刺激を加えることを回避できることから、感覚刺激の分解能も高めることもでき、この結果、より効率的に感覚を提示させてより有用性を高めることができる。
【０１３５】
さらに上述の実施の形態においては、生体に所定の感覚を生じさせるための信号を選択手段として、生体に所定の感覚を生じさせるための周波数及び波形パターンからなる信号を選択するようにした場合について述べたが、本発明は必ずしも双方の選択を要せず、少なくとも生体に所定の感覚を生じさせるための周波数からなる信号を選択すれば良い。この場合でも上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
さらに上述の実施の形態においては、選択された信号に応じた電界を感覚神経末端に対して印加する電界印加手段として、（１１）式に従って予め算出された各周波数値と出力調整係数との関係をテーブルとして記憶保持し、このテーブルに基づいて当該信号の出力を調整する出力調整部１１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、（１１）式に従ってその都度算出するようにしても良く、また（１１）式以外の算出手法により出力調整係数を算出するようにしても良い。
【０１３７】
さらに上述の実施の形態においては、感覚刺激入力操作により電極２ａから印加対象Ｐまでの第１の距離ＤＩＳ１（図９）及び電極２ｂから印加対象Ｐまでの第２の距離ＤＩＳ２（図９）を予め入力させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該距離を入力させずに、印加対象Ｐを自動的に探索するようにしても良い。
【０１３８】
具体的には、例えば電界発生用の電極２ａ、２ｂ近傍に、当該電極２ａ、２ｂから発生される準静電界を検出する１対の検出電極を設けるとともに、当該検出電極の検出結果からインピーダンスの変化を計測する計測部を準静電界発生部３に設けるようにする。
【０１３９】
そして準静電界発生部３は、出力調整部１０及び出力調整部１１により、最小の到達距離に対応する周波数の正弦波信号から、順次大きな到達距離に対応する周波数の正弦波信号を所定周期で生成し、出力調整した後に電極２ａ、２ｂに与えるようにして、当該電極２ａ、２ｂから発生する準静電界の到達距離を所定周期で順次大きくなるように切り替えていく。その一方で、準静電界発生部３は、かかる計測部により計測されるインピーダンスの変化に基づいて、電極２ａ、２ｂから発生される準静電界の干渉状態を検出し、当該検出時点で、準静電界の到達距離の切り替えを停止させるようにする。このようにすれば、感覚刺激入力操作により電極２ａから印加対象Ｐまでの第１の距離ＤＩＳ１（図９）及び電極２ｂから印加対象Ｐまでの第２の距離ＤＩＳ２（図９）を予め入力させることなく、自動的に印加対象Ｐに電気刺激を与えて感覚を提示させることができる。
【０１４０】
さらに上述の実施の形態においては、感覚刺激装置１の内部に準静電界発生部３を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該準静電界発生部３を別体（電界発生装置）として設けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、例えばバーチャルリアリティ分野や医療分野等、生体の感覚神経組織を刺激する場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】３つの神経線維の発火頻度と温度との関係を示すグラフである。
【図２】実験による検証を示すグラフである。
【図３】距離に応じた各電界の相対的な強度変化（１[MHz]）を示す略線図である。
【図４】距離に応じた各電界の相対的な強度変化（１0[MHz]）を示す略線図である。
【図５】準静電界到達距離制御手法の説明に供する略線図である。
【図６】準静電界到達距離制御手法により得られる各準静電界を示すグラフである。
【図７】感覚刺激装置の構成を示すブロック図である。
【図８】準静電界印加の様子（１）を示す略線図である。
【図９】準静電界印加の様子（２）を示す略線図である。
【図１０】触感覚の神経刺激波形パターンの生成の説明に供する波形図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１……感覚刺激装置、２ａ、２ｂ……電極、３……準静電界発生部、４……感覚別神経刺激辞書部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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